ਚਾਰਜ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ

ਚਾਰਜ ਦੀ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ ਉਹ ਗੁਣ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਸਦਕਾ ਕਿਸੇ ਆਇਸੋਲੇਟਿਡ ਸਿਸਟਮ ਦਾ ਕੁੱਲ ਚਾਰਜ ਹਮੇਸ਼ਾ ਹੀ ਕੌਂਸਟੈਂਟ (ਸਥਿਰ) ਜਾਂ ਕੰਜ਼੍ਰਵਡ (ਸੁਰੱਖਿਅਤ) ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਆਇਸੋਲੇਟ (ਬੰਦ) ਕੀਤੇ ਹੋਏ ਸਿਸਟਮ ਦੁਆਰਾ ਰੱਖੇ ਜਾਣ ਵਾਲ਼ੇ ਸ਼ੁੱਧ ਚਾਰਜ ਨੂੰ ਬਣਾਉਣਾ ਜਾਂ ਨਸ਼ਟ ਕਰਨਾ ਅਸੰਭਵ ਹੈ। ਫੇਰ ਵੀ, ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਸੈੱਸ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜ ਰੱਖਣ ਵਾਲ਼ੇ ਕਣ ਪੈਦਾ ਜਾਂ ਨਸ਼ਟ ਕੀਤੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਨ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ, ਇੱਕ ਨਿਊਟ੍ਰੌਨ, ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਟੌਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਬਣੇ ਹੋਏ ਪ੍ਰੋਟੌਨ ਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇੱਕ ਸਮਾਨ ਪਰ ਉਲਟ ਚਾਰਜ ਰੱਖਦੇ ਹਨ। ਕਰੀਏਸ਼ਨ (ਰਚਨਾ) ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਅਤੇ ਬਾਦ ਵਿੱਚ ਕੁੱਲ ਸ਼ੁੱਧ ਚਾਰਜ 0 ਹੀ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ; ਚਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਸਿਰਫ ਇੱਕ ਸਮਾਨ ਅਤੇ ਉਲਟ ਜੋੜਿਆਂ ਵਿੱਚ ਹੀ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂ ਨਸ਼ਟ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਹੇਠਾਂ ਲਿਖੀਆਂ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਚਾਰਜ ਦੀ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਸਮਝਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ।

ਉਦਾਹਰਨਾਂ

1. ਪੇਅਰ ਪੈਦਾਵਾਰ ਦੇ ਵਰਤਾਰੇ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਗਾਮਾ (γ) ਕਿਰਨ (ਰੇ) ਫੋਟੌਨ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਪੌਜ਼ੀਟ੍ਰੌਨ ਵਿੱਚ ਮਟੀਰੀਅਲਾਇਜ਼ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਿਹਨਾਂ ਦਾ ਕੁੱਲ ਚਾਰਜ;

(-e) + (+e) = 0

ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਇੱਕ ਫੋਟੌਨ ਦਾ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦਾ ਹੈ;

γ = e^- + e⁺ (ਪੇਅਰ ਪ੍ਰੋਡਕਸ਼ਨ)

1. ਮੈਟਰ ਦੀ ਐਨਹੀਲੇਸ਼ਨ (ਅਲੋਪਤਾ) ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਪੌਜ਼ੀਟ੍ਰੌਨ ਆਪਸ ਵਿੱਚ ਐਨਹੀਲੇਟ (ਨਸ਼ਟ/ਅਲੋਪ) ਹੋ ਕੇ ਦੋ ਗਾਮਾ ਕਿਰਨਾਂ ਦੇ ਫੋਟੌਨ ਦਿੰਦੇ ਹਨ ਜਿਹਨਾਂ ਦਾ ਕੁੱਲ ਚਾਰਜ ਜ਼ੀਰੋ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਚਾਰਜ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ;

e^- + e⁺ = γ + γ (ਐਨਹੀਲੇਸ਼ਨ)

1. ਸਾਰੀਆਂ ਨਿਊਕਲੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਸਫੋਰਮੇਸ਼ਨਾਂ ਅੰਦਰ, ਚਾਰਜ ਨੰਬਰ ਹਮੇਸ਼ਾ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਦੇ ਤੌਰ ਤੇ, U-238 ਦੇ ਰੇਡੀਐਕਟਿਵ ਡਿਕੇ ਵਿੱਚ, ਨਿਊਕਲੀਅਸ, ਇੱਕ ਅਲਫਾ ਕਣ ਜੋ ਇੱਕ ਹੀਲੀਅਮ ਆਇਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਦਾ ਨਿਕਾਸ ਕਰਦਾ ਹੋਇਆ, ਥੋਰੀਅਮ Th-234 ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਯਾਨਿ ਕਿ,

₉₂U²³⁸ ➙ ₉₀Th²³⁴ + ₂He⁴ (ਰੇਡੀਓਐਕਟਿਵ ਡਿਕੇ)

ਧਿਆਨ ਦਿਓ ਕਿ ਸੁਰੱਖਿਅਤਾ ਦਾ ਚਾਰਜ ਸਿਧਾਂਤ ਅਪਲਾਈ ਕਰਦੇ ਸਮੇਂ, ਸਾਨੂੰ ਚਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਅਲਜਬ੍ਰਿਕ ਤੌਰ ਤੇ ਹੀ ਜੋੜਨਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਪੌਜ਼ਟਿਵ ਅਤੇ ਨੈਗਟਿਵ ਚਿੰਨਾਂ ਦਾ ਖਿਆਲ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਗਣਿਤਿਕ ਰੂਪ

ਕਿਸੇ ਆਇਸੋਲੇਟਡ ਸਿਸਟਮ ਦਾ ਕੁੱਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਚਾਰਜ ਸਿਸਟਮ ਅੰਦਰ ਆਪਣੇ ਆਪ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ ਸਥਿਰ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਨਿਯਮ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀਆਂ ਗਿਆਤ ਸਾਰੀਆਂ ਪ੍ਰਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਲਈ ਕੁਦਰਤੀ ਤੌਰ ਤੇ ਹੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਵੇਵ ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਗੇਜ ਇਨਵੇਰੀਅੰਸ ਤੋਂ ਇੱਕ ਲੋਕਲ ਕਿਸਮ ਵਿੱਚ ਵਿਓਂਤਬੰਦ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਚਾਰਜ ਦੀ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ ਚਾਰਜ-ਕਰੰਟ ਨਿਰੰਤਰ ਸਮੀਕਰਨ (ਕੰਟੀਨਿਊਟੀ ਇਕੁਏਸ਼ਨ) ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਹੋਰ ਸਰਵ ਸਧਾਰਨ ਤੌਰ ਤੇ, ਚਾਰਜ ਡੈਂਸਟੀ ρ ਵਿੱਚ ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ V ਦੇ ਇੱਕ ਵੌਲੀਅਮ ਅੰਦਰ ਕੁੱਲ ਚਾਰਜ ਕਲੋਜ਼ਡ ਸਰਫੇਸ S = ∂V ਰਾਹੀਂ ਕਰੰਟ ਡੈਂਸਟੀ J ਉੱਤੇ ਏਰੀਆ ਇੰਟਗ੍ਰਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਬਦਲੇ ਵਿੱਚ ਸ਼ੁੱਧ ਕਰੰਟ I ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ:

${\displaystyle -{\frac {d}{dt}}\int _{V}\rho \,\mathrm {d} V=}$ ${\displaystyle \scriptstyle \partial V}$ ${\displaystyle \mathbf {J} \cdot \mathrm {d} \mathbf {S} =\int J\mathrm {d} S\cos \theta =I.}$

ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਚਾਰਜ ਦੀ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ, ਜਿਵੇਂ ਕੰਟੀਨਿਊਟੀ ਇਕੁਏਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਇਹ ਨਤੀਜਾ ਦਿੰਦੀ ਹੈ:

${\displaystyle I=-{\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}.}$

ਵਕਤਾਂ (ਸਮਿਆਂ) ${\displaystyle t_{\mathrm {i} }}$ ਅਤੇ ${\displaystyle t_{\mathrm {f} }}$ ਦਰਮਿਆਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਹੋਇਆ ਚਾਰਜ ਦੋਵੇਂ ਪਾਸਿਆਂ ਦੀ ਇੰਟੀਗ੍ਰੇਸ਼ਨ ਰਾਹੀਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

${\displaystyle Q=\int _{t_{\mathrm {i} }}^{t_{\mathrm {f} }}I\,\mathrm {d} t}$

ਜਿੱਥੇ I ਕਿਸੇ ਕਲੋਜ਼ਡ ਸਰਫੇਸ ਰਾਹੀਂ ਸ਼ੁੱਧ ਬਾਹਰ ਵੱਲ ਦਾ ਕਰੰਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ Q ਸਰਫੇਸ ਦੁਆਰਾ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਵੌਲੀਊਮ ਅੰਦਰਲਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਚਾਰਜ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਗਣਿਤਿਕ ਡੈਰੀਵੇਸ਼ਨ

ਕਿਸੇ ਵੌਲੀਊਮ ਵਿੱਚ ਸ਼ੁੱਧ ਕਰੰਟ ਇਹ ਹੁੰਦਾ ਹੈ;

${\displaystyle I=-\iint \limits _{S}\mathbf {J} \cdot d\mathbf {S} }$

• ਜਿੱਥੇ S = ∂V, ਬਾਹਰਵੱਲ ਨੂੰ ਇਸ਼ਾਰਾ ਕਰਦੇ ਨੌਰਮਲਾਂ ਦੁਆਰਾ ਰੱਖੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ V ਦੀ ਹੱਦ ਹੁੰਦੀ ਹੈ,
• dS, ਇੱਕ NdS ਲਈ ਸ਼ੌਰਟਹੇਂਡ ਹੈ, ਜੋ ਬਾਊਂਡਰੀ (ਹੱਦ) ∂V ਦਾ ਬਾਹਰ ਵੱਲ ਨੂੰ ਇਸ਼ਾਰਾ ਕਰਦਾ ਨੌਰਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
• ਇੱਥੇ J ਵੌਲੀਉਮ ਦੀ ਸਰਫੇਸ ਉੱਤੇ ਕਰੰਟ ਡੈਂਸਟੀ (ਪ੍ਰਤਿ ਯੂਨਿਟ ਸਮਾਂ ਪ੍ਰਤਿ ਯੂਨਿਟ ਏਰੀਆ ਚਾਰਜ) ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਵੈਕਟਰ, ਕਰੰਟ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵੱਲ ਇਸ਼ਾਰਾ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਡਾਇਵਰਜੰਸ ਥਿਊਰਮ ਤੋਂ ਇਹ ਲਿਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ

${\displaystyle I=-\iiint \limits _{V}\left(\nabla \cdot \mathbf {J} \right)dV}$

ਚਾਰਜ ਕੰਜ਼੍ਰਵੇਸ਼ਨ ਲਈ ਇਹ ਜਰੂਰੀ ਹੈ ਕਿ ਕਿਸੇ ਵੌਲੀਊਮ ਅੰਦਰ ਸ਼ੁੱਧ ਕਰੰਟ ਲਾਜ਼ਮੀ ਤੌਰ ਤੇ ਵੌਲੀਅਮ ਅੰਦਰਲੇ ਚਾਰਜ ਵਿੱਚ ਸ਼ੁੱਧ ਤਬਦੀਲੀ ਬਰਾਬਰ ਰਹੇ।

${\displaystyle {\frac {dq}{dt}}=-\iiint \limits _{V}\left(\nabla \cdot \mathbf {J} \right)dV\qquad \qquad (1)}$

ਵੌਲੀਊਮ V ਅੰਦਰ ਕੁੱਲ ਚਾਰਜ q, V ਅੰਦਰਲੀ ਚਾਰਜ ਡੈਂਸਟੀ ਦਾ ਇੰਟਗ੍ਰਲ (ਜੋੜ) ਹੁੰਦਾ ਹੈ

${\displaystyle q=\iiint \limits _{V}\rho dV}$

ਇਸਲਈ

${\displaystyle {\frac {dq}{dt}}=\iiint \limits _{V}{\frac {d\rho }{dt}}dV\qquad \qquad \qquad \quad (2)}$

(1) ਅਤੇ (2) ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਕਰਦੇ ਹੋਏ,

${\displaystyle 0=\iiint \limits _{V}\left({\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\nabla \cdot \mathbf {J} \right)dV.}$

ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਹਰੇਕ ਵੌਲੀਊਮ ਵਾਸਤੇ ਸੱਚ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸਲਈ ਸਾਨੂੰ ਆਮਤੌਰ ਤੇ ਇਹ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ,

${\displaystyle {\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\nabla \cdot \mathbf {J} =0.}$